缺血性腦卒中的分子機制研究進展(四)

CADASIL：伴皮質下梗死和腦白質病的常染色體顯性遺傳性腦動脈�。籋ERNS：伴視網膜病、腎病、卒中的遺傳性內皮細胞��；SCD：鐮狀細胞��；MELAS：線粒體腦肌病伴高乳酸血癥和卒中樣發作。1996 年，Rubattu 等最早通過對易卒中型自發性高血壓大鼠進行研究證明，3 個與心房和腦利鈉肽基因連鎖的數量性狀遺傳位點 -STR1～3 是獨立于原發性高血壓因素之外的復雜型卒中的遺傳致病因素。2007 年，Matarin 等首次利用 GWAS 研究檢測缺血性卒中的易感基因，盡管未發現任何單個區域與缺血性卒中明顯相關，但仍篩選出一些有意義的 SNP，且它們大多定位于已知熱點候選基因位點或鄰近位點。隨后，Bersano 等對眾多已知缺血性卒中候選基因進行評估發現，編碼因子 V、因子Ⅱ、ApoE、纖溶酶原激活抑制物 -1、血小板受體 GPIBA、ACE 和亞甲基四氫葉酸還原酶的基因與卒中風險顯著相關。此外，Meschia 等還在缺血性卒中同胞研究中發現，患病組染色體 3p 和 6p 處有 SNP 聚集，包括一氧化氮合酶基因，且與卒中發病年齡有關，提示一氧化氮合酶基因多態性參與了缺血性卒中的發病。這些結果表明，影響缺血性卒中的遺傳易感基因的數量和頻率在群體水平分布十分廣泛。值得注意的是，這些基因主要與腎素一血管緊張素 - 醛固酮系統、凝固和止血、炎癥、同型半胱氨酸代謝、脂代謝、內皮細胞功能和細胞外基質功能等有關。缺血性卒中基因組學研究取得的重大進步是在冰島人群的家系研究中發現了染色體 5q12 區域的磷酸二酯酶 4D（phosphodiesterase 4D，PDE4D）基因突變與缺血性卒中相關。PDE4D 屬于降解環磷酸苷酸（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）的磷酸二酯酶超家族。cAMP 在平滑肌細胞和巨噬細胞的增殖中起著重要作用，參與動脈粥樣硬化形成，并影響斑塊穩定性。目前，PDE4D 基因多態性在缺血性卒中發病中的分子機制尚不清楚。不過，研究顯示，我國漢族人群 PDE4D（83T/C）CC 基因型和 C 等位基因與缺血性卒中的發病風險增高有關。Nilsson-Ardnor 等對曾被用來進行過 PDE4D 重復性研究的遺傳變異較低的家系進行研究發現，除位于染色體 5q 的卒中易感位點之外，還存在許多易感性較低的卒中遺傳位點。還有研究顯示，位于染色體 13 q12 區域的 5- 脂氧合酶激活蛋白（5-lipoxygenase activating protein，ALOX5AP）基因是誘發卒中和心肌缺血的易感位點，而且一個常見 SNP（rs17222919）使中國東部人群缺血性卒中風險增高 1.34 倍，在小動脈閉塞性卒中和女性中更為顯著。ALOX5AP 參與白三烯通路，一直被認為是動脈粥樣硬化的危險因素，提示 ALOX5AP 可能通過增強炎癥反應和加速動脈粥樣硬化來促進卒中發生。此外，其他白三烯通路的基因變異體，如白三烯 A4 水解酶和白三烯 B4 受體 BLT1 和 BLT2 區域也可能與卒中相關。

另外，許多研究顯示，缺血性卒中各亞型的致病基因存在差異。Debette 等的研究顯示，SNP（rs2208454）與無卒中發作史的原因不明性梗死有關，其位于染色體 20p12 區域 MACRO 結構域的 3 號內含子，包括 2 個位于纖連蛋白富有亮氨酸跨膜蛋白 3 基因（fibronection leucine-rich transmembrane protein 3 gene，FLRTP3）的下游區域基因。Kubo 等的研究顯示，一個蛋白激酶 C 家族的 SNP——PRKCH 與腔隙性梗死風險顯著相關。Ikram 等的研究顯示，位于染色體 12p13 區域靠近 NINJ2 和 WNK1 基因的 2 個常見 SNP 與局部缺血，尤其是動脈粥樣硬化性卒中相關。Gretarsdottir 等的研究顯示，位于染色體 4q25 區域的轉錄激活子 PITX2 基因附近有 2 個相鄰的 SNP 與心源性腦栓塞顯著相關。此外，Gudbjartsson 等還發現，位于染色體 16q22 區域編碼同源結構域鋅指蛋白的 ZFHX3 基因也與心源性腦栓塞有關。由于 PITX2 和 ZFHX3 基因被認為是心房顫動的危險因素，因此這 2 項研究結果提示，某些與心血管病相關的基因突變是心源性腦栓塞的危險因素。另有研究顯示，9 號染色體突變與心肌梗死和冠狀動脈疾病相關。Anderson 等的進一步研究顯示，9p21 區域的 CDNK2A 和 CDNK2B 基因與大動脈粥樣硬化性卒中有關。如果靶向敲除小鼠 4 號染色體上的同源性 70 kD 非編碼間隔，其附近的心臟和血管細胞的基因特性可發生改變，表明 9p21 區域在調節心臟 CDKN2A/B 表達和影響冠心病和缺血性卒中進展方面起著關鍵作用。

目前，多基因遺傳缺血性卒中的結構基因組學和功能基因組學研究正在如火如荼地展開。拷貝數變異（copy number variants，CNV）屬于結構基因組學范疇，指長片段 DNA（＞1 000 bp）的重復和缺失，進而導致基因貯積、結構改變或截短，最終影響基因功能。Matarin 等采用基于高密度 SNP 分析對 263 例缺血性卒中患者和 275 名正常對照者進行研究發現了 247 個 CNV，包括 187 個插入突變和 60 個缺失突變，提示 CNV 能增高缺血性卒中的發病風險。CNV 等基因突變還能引起轉錄和蛋白表達水平的改變，進而影響疾病的表型。Mitsios 等在卒中發病后 2～6 d、9～20 d 和 26～37 d 分別建立了 3 個 mRNA、表達譜，分別發現 77、92 和 15 個基因在卒中患處表達下調，表明基因表達會隨著卒中進程而出現動態性改變，并首次發現 3 個基因（PAK1、MMP11 和 INI1）與卒中顯著相關。Liu 等還對大鼠大腦中動脈閉塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）后微小 RNA（microRNA，miRNA）變化水平進行了研究，結果顯示，一組 miRNA（mo-miR-140、mo-miR-143、mo-m1R-204 等）發生雙向表達改變，從而導致急性損傷和恢復延遲，提示 miRNA 水平改變也與缺血性卒中有關。此外，有研究提示，增加雌激素受體α（estrogen receptor α，ERα）啟動子甲基化在動脈粥樣硬化和血管老化中起著作用。Lee 等 [38] 的研究顯示，MCAO 能使 Na+-K+-2Cl- 共轉運體 1（Na+-K+-2Cl-co-transporter type 1，NKCC1）基因啟動子甲基化減少，從而導致 NKCC1 表達上調，繼而引起神經元損傷，表明 DNA 甲基化可能參與了缺血性卒中的病理學過程。這些結果提示，DNA 甲基化、組蛋白轉錄后修飾和高位染色體重塑等在缺血性卒中的進展和易感性中起著重要作用。

除缺血性卒中的易感基因研究外，藥物基因組學和影響卒中預后的基因組學研究也取得了一定的進展。氯吡格雷能降低缺血性卒中的復發風險，細胞色素 P450 酶（cytochrome P-450，CYP）能將其轉化為活性代謝產物。CYP2C19 等位基因功能降低可使卒中發病風險增高 53%。此外，Westbroek 等的研究證實，腦源性神經營養因子基因（va166met）多態性與運動誘發電位波幅增加較小和運動皮質分布重組有關，va166met 突變預示卒中患者預后較差。這些研究將為臨床醫生進行個性化治療提供幫助。

2.4.存在的問題與展望

雖然缺血性卒中的基因組學研究發展迅猛，但仍任重而道遠，主要原因可能包括：（1）起病較晚，難以收集到大的家系；（2）不同種族、不同人群、不同發病年齡及不同表型的發病機制可能不同；（3）不同的基因突變可能導致同樣的表型或一些繼承了易感等位基因的個體沒有發病或一些沒有繼承易感等位基因的個體由于隨機或環境原因仍出現缺血性卒中，以致發病機制非常復雜；（4）并存高血壓、冠心病、糖尿病等混雜因素，易感基因可能直接或間接與環境暴露因素相互作用，導致單個基因的作用很難估計；（5）常見的基因突變本身不引起卒中易感性增高，每個基因對整個遺傳的影響很小，并且樣本量小，統計效能不足，因此只能檢測常見的 SNP，而檢測不到罕見的 SNP，很多結果為假陽性；（6）臨床診斷不確切，缺乏血液學診斷指標，不同樣本分層的研究結果可能不一致。因此，至今仍很難明確任何 1 個或多個缺血性卒中的致病基因。

將來，研究人員首先要對缺血性卒中進行正確的分型，進行嚴格的病例對照匹配，以使非研究因素在病例組和對照組之間甚至不同人群間盡可能一致，如可通過“表型組學”改善卒中表型的寬度和辨別，降低臨床異質性等。此外，多個研究中心的合作將有利于獲得足夠大的樣本量和統計效能，從而保證基因組學研究結果的可靠性。危險因素評分也可能對預測卒中有用。我們相信，隨著大量創新性分子生物學技術和生物信息學技術的出現，以及卒中分型準確性的提高、全球范圍內多中心和大樣本臨床合作等，基因組學研究有可能最終幫助我們尋找到對缺血性卒中的診斷、治療和評估具有重要價值的生物學標記物。[03]